CN112226248B - 一种粉煤气化装置及其掺烧有机废水的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种粉煤气化装置及其掺烧有机废水的工艺方法，其中粉煤气化装置包括气化炉，所述气化炉上设有能够安装点火烧嘴的接口，其特征在于，所述粉煤气化装置还包括废水喷嘴，所述废水喷嘴也能够安装到接口上。该接口原本的功能是用于安装点火烧嘴，现在用于安装废水喷嘴，无需对气化炉进行改造，无需在气化炉上设置专门的废液进口，如此充分利用气化炉原有的接口，与新增的废水喷嘴结合以将废水雾化处理。

Description

一种粉煤气化装置及其掺烧有机废水的工艺方法
技术领域
本发明属于化工技术领域，具体涉及一种粉煤气化装置及其掺烧有机废水的工艺方法。
背景技术
近年来，随着石油化工行业的迅速发展，在生产各类产品的同时会产生大量的有机废水，废水中不仅有机物浓度高，部分废水还含有有毒有害物质，处理难度大、处理成本高。随着新环境保护法的实施，如何高效处理有机废水成为企业面临的重要课题。
有机废水通常采用生化或焚烧的方式进行处理，生化处理方式中有机废水中的有毒有害物质易造成生化菌失活，需配套建设物理以及化学预处理装置方能确保生化处理效率，且生化处理方式仅适用于处理低浓度有机废水。
焚烧处理是指在焚烧炉的燃烧室内，通过可控高温化学反应破坏废水中各种有害物质的分子结构，将废水中的有机物氧化成CO、H2O等无害物质，适用于处理高浓度有机废水。如己内酰胺、双乙苯胺、造纸废水等有机废液不能直接外排，处理工艺一般采用将有机废液喷淋到粉煤上在焚烧炉的燃烧室中燃烧。废水焚烧炉一般以低硫柴油等清洁燃料为点火助燃剂，所产生的尾气主要成分为蒸汽、烟尘、SO2、NO2等，为确保尾气达标排放，需配套建设急冷、脱硫、脱硝等附属装置，投资大、运行成本高是制约焚烧处理有机废水技术推广应用的主要因素。
针对上述焚烧处理的方式，粉煤气流床气化技术的核心气化炉反应室出口温度一般在1400~1600℃，在此高温下，有机物将分解燃烧为无机气体。气流床气化处理废液中的有机物有先天优势，同时废液中的有机物等有害物质在气化炉内能发生气化反应，生成合成气。
如专利号为CN201710378278.6（公告号为CN107189820B）的中国发明专利公开的《一种粉煤掺烧高浓度有机废水复合型气化燃烧器及工艺方法》，工艺方法为粉煤和有机废水由输送管线送到燃烧器，燃烧器的点火枪单独外设进行点火，点火/开工驰放气通道通可燃气体，点火/开工氧气通道通点火氧气助燃，开工氧气与开工驰放气配比点火；外设火焰检测装置，收获火焰信号后自动启动开工程序，开工程序启动后点火/开工驰放气配比燃烧升温至750~850℃、系统压力提高至1.0MPa时启动粉煤进料程序，粉煤进料为单支切向螺旋进料，物料进入指定通道后沿着螺旋片螺旋送到喷射器端部从粉煤通道出口均匀喷射高温燃烧粉煤通道喷出，与粉煤主氧/蒸汽混合高温燃烧；粉煤燃烧系统稳定后即温度达到1300~1500℃，系统压力提高至4.0MPa，启动有机废水进料程序，实际负荷控制粉煤与废水适当比例进行掺烧，同时调整粉煤主氧/蒸汽通道中氧气、蒸汽比率。整个过程中冷却水夹套通道、水冷壁盘管持续通入冷却水。烧嘴喷射器粉煤进料与有机废水进料设置为各自独立的通道，粉煤可以单独喷射也可以与废水同时掺烧喷射燃烧气化，粉煤与有机废水掺烧的质量比15:2。
该专利虽可实现处理有机废水的目的，但其应用场合是其对应的气化炉，需要设置专门的废液进口，如此不同技术的气化炉均需设置专门的废液进口，相互之间不能直接应用。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种无需专门设置废水进口的粉煤气化装置。
本发明所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能够稳定可靠的将废水送入废水喷嘴中的上述粉煤气化装置掺烧有机废水的工艺方法。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种粉煤气化装置，包括气化炉，所述气化炉上设有能够安装点火烧嘴的接口，其特征在于，所述粉煤气化装置还包括废水喷嘴，所述废水喷嘴也能够安装到接口上。
为了使得废水能稳定可靠的送入废水喷嘴中，所述粉煤气化装置还包括
废水缓冲罐，具有相连通的第一入口、第二入口和出口，第一入口用于供有机废水进入废水缓冲罐中；
送液管路，一端与废水缓冲罐的出口相连通，另一端分为回流支路和送液支路，送液支路和废水喷嘴相连通，回流支路和废水缓冲罐的第二入口相连通，回流支路上设有第一切断阀和压力调节阀，送液支路上设有第二切断阀；
换热器，设于送液管路上；
增压泵，设于送液管路上，并位于废水缓冲罐和换热器之间。这样通过设置回流支路，并设置压力调节阀、换热器等，废水先在回流支路中循环、使得废水压力等参数稳定后，再送入废水喷嘴中，也保证了废水进入气化炉后能稳定可靠的工作。
为了使得废水流量稳定的送入到废水喷嘴中，并且进入废水喷嘴中后能够雾化，所述送液支路上还设有流量调节阀。
优选地，所述送液支路上还设有止回阀，所述止回阀邻近废水喷嘴，且沿废水自废水缓冲罐流入废水喷嘴的流向，所述止回阀位于流量调节阀的下游。
为了防止废水喷嘴以及管路中有杂质，该粉煤气化装置还包括用于输送氮气的进气管路，所述进气管路和送液支路相连通，且进气管路和送液支路的相接处邻近废水喷嘴，所述进气管路上设有吹扫阀门。
优选地，所述进气管路分为第一支路和第二支路，沿废水的流动方向，所述第一支路与送液支路的相接处位于止回阀的下游，所述第二支路与送液支路的相接处位于止回阀的上游，所述吹扫阀门包括位于所述第一支路上的第一吹扫阀门以及位于第二支路上的第二吹扫阀门。
优选地，所述废水喷嘴中设有供废水流过的废水通道以及用于为废水降温的冷却水通道。冷却水能在开车、停车以及正常运行时保护废水喷嘴。
为了防止废液中的杂质会损坏废水喷嘴，所述送液管路上还设有位于所述增压泵和换热器之间的过滤器。
优选地，所述送液管路上还设有第三切断阀。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：上述粉煤气化装置掺烧有机废水的工艺方法，包括开车前、开车时、停车时三个步骤：
开车前：第一切断阀、第二切断阀、止回阀、压力调节阀、流量调节阀、吹扫阀门均处于关闭状态，冷却水通道处于被阻断的状态；
开车时包括如下步骤：
（1）使冷却水通道处于连通状态；
（2）进气管路中通入氮气，且打开吹扫阀门对废水喷嘴以及送液支路进行吹扫；
（3）启动增压泵，打开压力调节阀和第一切断阀，调节增压泵的出口压力比气化炉中的压力高0.5MPag以上；
（4）启动换热器，控制换热器中废水温度为180~190℃；
（5）待废水压力、温度稳定后，打开第二切断阀、流量调节阀将废水送入废水喷嘴，流量调节阀控制废水流量，压力调节阀控制增压泵出口压力比气化炉内压力高0.5MPag以上；
（6）关闭吹扫阀门，停止氮气吹扫。
停车时包括如下步骤：
（a）：打开吹扫阀门，开始氮气吹扫；
（b）：关闭第二切断阀和流量调节阀，停止向废水喷嘴中进料，用压力调节阀控制增压泵出口压力比气化炉中压力高0.2~0.3MPag，废水经过回流支路循环回废水缓冲罐；
（c）：关闭换热器，待换热器中废水温度降低到50℃以下，关闭增压泵；
（d）：关闭压力调节阀和第一切断阀；
（e）：待吹扫完毕，关闭吹扫阀门；
（f）：阻断冷却水通道。
与现有技术相比，本发明的优点：1、目前带有独立点火、开车的气化炉在行业内应用较多，一般采用点火烧嘴、开车烧嘴和工艺烧嘴的组合模式，工艺烧嘴为多个，炉内流场较为特殊，与其它技术的气化炉的烧嘴配置、炉内流场不同，本发明根据这类气化炉不同功能烧嘴独立配置的特点，结合炉内流场特性，将原本用于安装点火烧嘴的接口，现在用于安装废水喷嘴，开车烧嘴实现点火和开车复合功能，工艺烧嘴无需改变，满足粉煤气化和有机废液同时气化的要求，实现气化炉处理有机废液的目的；换言之，该接口原本的功能是用于安装点火烧嘴，现在用于安装废水喷嘴，无需对气化炉进行改造，无需在气化炉上设置专门的废液进口，如此充分利用气化炉原有的接口，与新增的废水喷嘴结合以将废水雾化处理；并且此种利用气化炉原有的烧嘴接口的方式，适应范围广，既可以应用到粉煤加压气化炉，也可以应用到水煤浆气化炉；2、本发明通过在粉煤中掺烧适量有机废水，减少了粉煤气化过程的蒸汽使用量，达到节能降耗目的；高浓度有机废水中碳元素在高温条件参与气化反应生成合成气，实现了有机废水碳元素回收利用，变废为宝，减少环境污染，降低企业环保压力；3、本发明先使废水在回流支路中循环，待废水的压力、流量、温度都稳定后再送入废水喷嘴，这样保证废水能稳定可靠的送入废水喷嘴中，提高了有机废水的工作稳定性。
附图说明
图1为本发明的工艺方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本优选实施例的粉煤气化装置包括气化炉、废水喷嘴1、废水缓冲罐2、送液管路3、换热器5、增压泵6、过滤器8、进气管路等，图1中e为气化炉外壳和水冷壁。
气化炉具有点火烧嘴、开工烧嘴和工艺烧嘴以及分别对应安装前述各烧嘴的接口，前述各烧嘴独立配置。
本实施例中，使得开工烧嘴实现点火和开工复合功能，在原有的点火烧嘴的接口上安装废水喷嘴1，即点火烧嘴不再安装到该接口上，该接口用于安装废水喷嘴1。换言之，气化炉原本采用点火烧嘴+开工烧嘴+4个工艺烧嘴的点火燃烧模式，即点火烧嘴（IB）先点火，然后点开工烧嘴（SUB），退出IB，最后4个工艺烧嘴先后点火，退出SUB。本实施例为了实现气化炉能够处理有机废液，将开工烧嘴改造为点火、开工一体化烧嘴，停用点火烧嘴，利用原点火烧嘴的接口，安装废水喷嘴1将废水雾化送入气化炉掺烧。
当然，对于其他气化炉，只要有多余的烧嘴法兰口可以插入废水烧嘴的情形，都可以应用该废水烧嘴。
废水喷嘴1中设有供废水流过的废水通道以及用于为废水降温的冷却水通道，可以在废水通道外套设夹套，夹套和废水通道之间的夹层形成冷却水通道，图1中a处为冷却水入口，b处为冷却水出口。废水喷嘴1可以将废水通道中的废水雾化后喷出，比如可以将废水喷嘴1的喷孔的孔径设计的较小，以使得废水能够雾化，当然也可采用现有的其他雾化方式。
废水缓冲罐2具有相连通的第一入口21、第二入口22和出口23，第一入口21用于供界区来的有机废水c进入废水缓冲罐2中，送液管路3一端与废水缓冲罐2的出口23相连通，另一端分为回流支路31和送液支路32，送液支路32和废水喷嘴1相连通，回流支路31和废水缓冲罐2的第二入口22相连通，回流支路31上设有第一切断阀41和压力调节阀42，沿废水流向废水喷嘴1的流向，送液支路32上依次设有流量调节阀44、第二切断阀43、止回阀45，止回阀45邻近废水喷嘴1，送液管路3上设有第三切断阀46。
沿废水自废水缓冲罐2流向废水喷嘴1的流向，送液管路3上依次设有增压泵6、过滤器8和换热器5，换热器5位于第三切断阀46的上游。
进气管路和送液支路32相连通，且进气管路和送液支路32的相接处邻近废水喷嘴1，进气管路上设有吹扫阀门。本实施例中，进气管路分为第一支路71和第二支路72，沿废水的流动方向，第一支路71与送液支路32的相接处位于止回阀45的下游，第二支路72与送液支路32的相接处位于止回阀45的上游，吹扫阀门包括位于第一支路71上的第一吹扫阀门711以及位于第二支路72上的第二吹扫阀门721。
上述粉煤气化装置掺烧有机废水（尤其适用于高浓度有机废水）的工艺方法，包括开车前、开车时、停车时三个步骤：
开车前：所有阀门（第一切断阀41、第二切断阀43、止回阀45、压力调节阀42、流量调节阀44、吹扫阀门、第三切断阀46）均处于关闭状态，冷却水通道处于被阻断的状态；
开车时包括如下步骤：
（1）界区来高浓度有机废水a（流量<15t/h、温度<100℃、压力<0.5Mpag）送入废水缓冲罐2内，冷却水通道处于连通状态；
（2）界区来5.2Mpa高压氮气d通入进气管路中（第一支路71和第二支路72中均通入），且打开吹扫阀门（第一吹扫阀门711和第二吹扫阀门721均打开）对废水喷嘴1以及送液支路32进行吹扫；
（3）启动增压泵6，打开压力调节阀42、第一切断阀41和第三切断阀46，调节增压泵6的出口压力比气化炉中的压力高0.5MPag以上（在此范围内能保证使最小流量的废水在废水喷嘴1中雾化，强化气化反应）；
（4）启动换热器5，控制换热器5中废水温度为180~190℃；
（5）待废水压力、温度稳定后，打开第二切断阀43、流量调节阀44（流量调节阀需将废水流量控制在能够雾化的标准）将废水送入废水喷嘴1，经废水喷嘴1雾化的废水参与气化炉的氧化反应；流量调节阀44控制废水流量，压力调节阀42控制增压泵6出口压力比气化炉内压力高0.5MPag以上；
（6）关闭吹扫阀门，停止氮气吹扫。
停车时包括如下步骤：
（a）：打开吹扫阀门，开始氮气吹扫；
（b）：关闭第二切断阀43和流量调节阀44，停止向废水喷嘴1中进料，用压力调节阀42控制增压泵6出口为比气化炉中压力高0.2~0.3MPag，废水经过第三切断阀46、压力调节阀42、第一切断阀41循环回废水缓冲罐2；
（c）：关闭换热器5的蒸汽阀，待换热器5中废水温度降低到50℃以下，关闭增压泵6；
（d）：关闭压力调节阀42、第一切断阀41和第三切断阀46；
（e）：待吹扫完毕，关闭吹扫阀门；
（f）：阻断冷却水通道。

Claims (5)

1.一种粉煤气化装置掺烧有机废水的工艺方法，其中粉煤气化装置包括气化炉，所述气化炉上设有能够安装点火烧嘴的接口，其特征在于，所述粉煤气化装置还包括废水喷嘴(1)，所述废水喷嘴(1)也能够安装到前述接口上；所述粉煤气化装置还包括
废水缓冲罐(2)，具有相连通的第一入口(21)、第二入口(22)和出口(23)，第一入口(21)用于供有机废水进入废水缓冲罐(2)中；
送液管路(3)，一端与废水缓冲罐(2)的出口(23)相连通，另一端分为回流支路(31)和送液支路(32)，送液支路(32)和废水喷嘴(1)相连通，回流支路(31)和废水缓冲罐(2)的第二入口(22)相连通，回流支路(31)上设有第一切断阀(41)和压力调节阀(42)，送液支路(32)上设有第二切断阀(43)、流量调节阀(44)以及止回阀(45)，所述止回阀(45)邻近废水喷嘴(1)，且沿废水自废水缓冲罐(2)流入废水喷嘴(1)的流向，所述止回阀(45)位于流量调节阀(44)的下游；
换热器(5)，设于送液管路(3)上；
增压泵(6)，设于送液管路(3)上，并位于废水缓冲罐(2)和换热器(5)之间；
用于输送氮气的进气管路，所述进气管路和送液支路(32)相连通，且进气管路和送液支路(32)的相接处邻近废水喷嘴(1)，所述进气管路上设有吹扫阀门；
所述工艺方法包括开车前、开车时、停车时三个步骤：
开车前：第一切断阀(41)、第二切断阀(43)、止回阀(45)、压力调节阀(42)、流量调节阀(44)、吹扫阀门均处于关闭状态，冷却水通道处于被阻断的状态；
开车时包括如下步骤：
（1）使冷却水通道处于连通状态；
（2）进气管路中通入氮气，且打开吹扫阀门对送液支路(32)进行吹扫；
（3）启动增压泵(6)，打开压力调节阀(42)和第一切断阀(41)，调节增压泵(6)的出口压力比气化炉中的压力高0.5MPag以上；
（4）启动换热器(5)，控制换热器(5)中废水温度为180~190℃；
（5）待废水压力、温度稳定后，打开第二切断阀(43)、流量调节阀(44)将废水送入废水喷嘴(1)；
（6）关闭吹扫阀门，停止氮气吹扫；
停车时包括如下步骤：
（a）：打开吹扫阀门，开始氮气吹扫；
（b）：关闭第二切断阀(43)和流量调节阀(44)，停止向废水喷嘴(1)中进料，用压力调节阀(42)控制增压泵(6)出口为比气化炉中压力高0.2~0.3MPag，废水经过回流支路(31)循环回废水缓冲罐(2)；
（c）：关闭换热器(5)，待换热器(5)中废水温度降低到50℃以下，关闭增压泵(6)；
（d）：关闭压力调节阀(42)和第一切断阀(41)；
（e）：待吹扫完毕，关闭吹扫阀门；
（f）：阻断冷却水通道。
2.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：所述进气管路分为第一支路(71)和第二支路(72)，沿废水的流动方向，所述第一支路(71)与送液支路(32)的相接处位于止回阀(45)的下游，所述第二支路(72)与送液支路(32)的相接处位于止回阀(45)的上游，所述吹扫阀门包括位于所述第一支路(71)上的第一吹扫阀门(711)以及位于第二支路(72)上的第二吹扫阀门(721)。
3.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：所述废水喷嘴(1)中设有供废水流过的废水通道以及用于为废水降温的冷却水通道。
4.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：所述送液管路(3)上还设有位于所述增压泵(6)和换热器(5)之间的过滤器(8)。
5.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：所述送液管路(3)上还设有第三切断阀(46)。
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